吳隆坤, 范志軍, 王冬梅

(1. 沈陽師范大學(xué) 糧食學(xué)院, 沈陽 110034; 2. 黑龍江省北大荒綠色健康食品有限責(zé)任公司, 黑龍江 佳木斯 154007)

0 引 言

發(fā)芽,是一種經(jīng)濟(jì)有效的天然加工技術(shù),能夠提高大豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)。發(fā)芽過程導(dǎo)致大豆主要營養(yǎng)素碳水化合物、脂類和蛋白質(zhì)進(jìn)行分解代謝,同時(shí)促進(jìn)氨基酸、維生素、酚類等營養(yǎng)物質(zhì)的合成。發(fā)芽過程中,脂肪氧化酶活力降低,豆腥味減少,能改善豆制品適口性、營養(yǎng)性及安全性。大豆在萌發(fā)過程中能吸收、富集微量元素,抗?fàn)I養(yǎng)因子(植酸等)的減少,可提高微量元素的生物利用度[1]。因此,采用浸泡、噴淋種子對(duì)萌發(fā)大豆微量元素進(jìn)行生物強(qiáng)化,被認(rèn)為是合理可行的營養(yǎng)強(qiáng)化方式。本文對(duì)發(fā)芽大豆的生物活性物質(zhì)變化、發(fā)芽大豆功能性研究及通過發(fā)芽進(jìn)行生物強(qiáng)化的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,為后續(xù)發(fā)芽大豆、生物強(qiáng)化大豆研究提供理論依據(jù),進(jìn)而提高大豆的綜合利用價(jià)值。

1 大豆發(fā)芽過程中營養(yǎng)成分的變化

1.1 生物活性物質(zhì)

在豆科植物中, 大豆芽在東方文化中已被直接用作人類食物超過2000年, 大豆的萌發(fā)改變了原始種子中幾乎所有成分的水平, 研究發(fā)現(xiàn)萌發(fā)可提高豆科植物和其他種子的營養(yǎng)價(jià)值和抗氧化能力。 發(fā)芽期間脂質(zhì)含量逐漸降低, 淀粉含量增加, 淀粉酶活性高, 膳食纖維減少, 礦物質(zhì)含量的變化取決于發(fā)芽條件, 大多數(shù)維生素的水平也增加[2-3]。 此外, 發(fā)芽減少了抗胰蛋白酶抑制劑, 植酸和半乳糖苷等抗?fàn)I養(yǎng)素的含量[4]。 羅旭等以4種大豆為研究對(duì)象, 探究大豆萌芽過程中生物活性物質(zhì)總多酚、總黃酮、大豆異黃酮和γ-氨基丁酸(GABA)含量及抗氧化能力變化規(guī)律, 發(fā)現(xiàn)大豆經(jīng)萌芽處理后, GABA大量積累,總多酚、總黃酮及異黃酮的含量均有所上升, 抗氧化能力有所增強(qiáng), 同時(shí)萌發(fā)過程能有效降低大豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量, 使得大豆的營養(yǎng)價(jià)值和保健作用都相應(yīng)提高[5]。 大豆發(fā)芽可以增加大豆苷元、 染料木素、 黃豆黃素等異黃酮的含量, 以及它們的糖苷蘋果基化形式,這些都是大豆及其產(chǎn)品的主要組成部分[6]。 萌發(fā)也能顯著增加維生素、 植物甾醇、 生育酚、大豆異黃酮的含量[7-8]。 Xu等[9]發(fā)現(xiàn)γ-氨基丁酸的含量、 谷氨酸和活性的谷氨酸脫羧酶(GAD)和γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶(GABA-T)在大豆發(fā)芽過程中均有增加。Huang等[10]人表明, 發(fā)芽3 d的大豆異黃酮含量最高, 糖苷元含量最高, 總酚類和維生素C含量高于生大豆, 推測(cè)3 d的萌發(fā)時(shí)間是大豆積累對(duì)人類有益的各種營養(yǎng)物質(zhì)含量最高的最佳時(shí)間。 Huang等人研究發(fā)現(xiàn), 發(fā)芽提高β-胡蘿卜素、 維生素B2含量, GABA增加近10倍, 異黃酮的糖苷配基的增加超過700%, 研究表明發(fā)芽的大豆是多種營養(yǎng)素和其他生物活性化合物的良好來源。 表明發(fā)芽的大豆是多種營養(yǎng)素和其他生物活性化合物的良好來源。 大豆發(fā)芽過程主要成分變化見表1。

表1 大豆發(fā)芽過程主要成分的含量Table 1 The content of main components in germinated soybean

1.2 發(fā)芽大豆蛋白

大豆在萌發(fā)過程中貯藏蛋白被蛋白酶降解,蛋白質(zhì)含量降低,氨基酸和非蛋白質(zhì)氮含量增加[11]。蛋白水解生成供應(yīng)氨基酸和幼苗所需要的能量物質(zhì),發(fā)芽導(dǎo)致大豆一系列的新陳代謝的變化,某些不好的成分,如胰蛋白酶抑制劑,胰凝乳蛋白酶、脂氧合酶活性、植酸和低聚糖可以在大豆發(fā)芽時(shí)消除或下降,研究發(fā)現(xiàn)主要的過敏原在大豆3 d的生長后完全降解[12-13]。Hui[14]用發(fā)芽的大豆蛋白喂食霍亂毒素致敏的小鼠模型,沒有出現(xiàn)過敏性休克癥狀,推測(cè)發(fā)芽大豆蛋白質(zhì)是一種低致敏、安全的飲食配方。發(fā)芽過程存儲(chǔ)蛋白的降解,隨著小隨之而來的蛋白質(zhì)分子量和氨基酸組成的發(fā)生變化,這一自然過程提高大豆?fàn)I養(yǎng)特性,并發(fā)現(xiàn)具有潛在生物活性肽。Mora等[15]的研究表明,萌發(fā)可提高大豆對(duì)Hela和C-33宮頸癌細(xì)胞的抗增殖作用,Mar’a[16]等研究發(fā)芽可以幫助提高大豆蛋白的抗腫瘤活性生物活性肽的產(chǎn)生。發(fā)芽大豆與消化酶水解具有抑制脂肪細(xì)胞的增殖,促進(jìn)脂肪分解作用。以及對(duì)人宮頸癌細(xì)胞(HeLa)增殖的影響[17-18]。發(fā)芽大豆粉水解蛋白有顯著抗氧化能力和改進(jìn)的抑制炎癥標(biāo)記物能力[19]。

2 發(fā)芽大豆的生物強(qiáng)化

豆類中礦物質(zhì)元素含量豐富,王莘等對(duì)萌發(fā)過程中大豆、黑豆和綠豆的微量元素(鐵 鈣、鋅、銅、鉀、鎂、磷)變化進(jìn)行研究,在芽萌發(fā)期除鉀以外,其含量都有所升高,但到了萌發(fā)中后期,當(dāng)貯備物質(zhì)耗盡后,含量下降。在豆類萌發(fā)過程中添加營養(yǎng)添加劑進(jìn)行生物強(qiáng)化,能夠提高豆類營養(yǎng)物質(zhì)的含量[20]。王新坤發(fā)現(xiàn)發(fā)芽過程提高大豆中鐵和鋅的生物利用率,而鈣利用率降低,原因是植酸鹽中釋放的鈣離子被纖維素等再次固定,不能被利用,豆芽菜中鈣鐵鋅的含量還收到浸泡過程礦物質(zhì)擴(kuò)散影響與干物質(zhì)損失有關(guān)[21]。目前,主要糧食作物的生物強(qiáng)化主要集中在硒、鋅和鐵方面,以下將發(fā)芽大豆微量元素生物強(qiáng)化研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

2.1 硒生物強(qiáng)化發(fā)芽大豆

Lazo-Vélezb研究不同濃度亞硒酸鈉(Na2SeO3)強(qiáng)化大豆的異黃酮含量及對(duì)細(xì)胞抗氧化活性影響,通過HPLC-UV和HPLC-MS-TOF對(duì)大豆異黃酮進(jìn)行評(píng)估,研究表明含有32 mg / L Na2SeO3的大豆有最佳濃度的硒(Se)和總異黃酮含量,且細(xì)胞抗氧化活性最強(qiáng),推測(cè)富含硒的大豆芽是膳食硒和異黃酮良好來源,可用于配制新的功能性食品[22]。王素雅對(duì)以10 mg/L Na2SeO3溶液浸泡大豆,堿提酸沉法制備富硒大豆分離蛋白進(jìn)行凝膠性研究,發(fā)芽48 h內(nèi)大豆分離蛋白凝膠與富硒分離蛋白凝膠的硬度快速下降,富硒大豆與對(duì)照大豆的聚丙烯酰胺凝膠電泳SDS-PAGE譜帶基本一致,說明二者蛋白亞基沒有明顯變化[23]。胡丹丹等在發(fā)芽過程中富硒SPI的吸水性、溶解性、乳化性及起泡性均呈先升高后降低的趨勢(shì),發(fā)芽24 h時(shí)蛋白質(zhì)功能性質(zhì)最佳[24]。Guardado研究了用不同亞硒酸鈉(Na2SeO3)濃度浸泡后發(fā)芽的鷹嘴豆(Cicer arietinum L.)芽的異黃酮類成分,苯丙氨酸氨裂解酶(PAL)活性和抗氧化能力,與未處理的芽相比,總異黃酮,PAL活性和抗氧化能力分別顯著增加了83%,56%和33%,結(jié)果表明富含硒的鷹嘴豆芽可以代表膳食硒的良好來源,并作為異黃酮的來源[25]。

2.2 鋅生物強(qiáng)化發(fā)芽大豆

硫酸鋅溶液可以增強(qiáng)發(fā)芽谷物和豆類種子的Zn的密度,浸泡含有硫酸鋅(ZnSO4)溶液的谷物和豆科植物種子如大豆,有希望被做為農(nóng)藝生物強(qiáng)化中改善鋅缺乏的方法[26]。Zou[27]等研究硫酸鋅浸種強(qiáng)化大豆發(fā)現(xiàn),大豆可食部分的鋅含量和生物利用率顯著提高,用于培養(yǎng)富鋅大豆芽的ZnSO4溶液中存在合適的Zn濃度小于或等于20 μg·mL-1。用10和20 μgZnmL-1ZnSO4溶液進(jìn)行生物強(qiáng)化,Zn含量(102和163 vs. 32 mg·kg-1干重),大豆芽用ZnSO4溶液生物強(qiáng)化10或20 μg·mL-1含有相當(dāng)數(shù)量的鋅,具有良好的鋅生物可接近性,表明富鋅大豆芽可作為合適的鋅來源,從而改善缺鋅人群的鋅攝入。關(guān)于大豆生物強(qiáng)化的一些研究用用鋅鹽(ZnSO4或Zn(NO3)2)水溶液經(jīng)行發(fā)芽,已報(bào)道栽培富鋅大豆芽其Zn含量比常規(guī)大豆芽含量高0.4～1.4倍[28]。Guillénmolina等將Zn-EDTA和Fe-EDDHA按照不同比例混合作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑來強(qiáng)化鷹嘴豆,發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)強(qiáng)化劑的不同比例對(duì)其微量元素含量、產(chǎn)量和抗氧化活性無顯著差異[29]。

2.3 鐵生物強(qiáng)化發(fā)芽大豆

大豆和其他豆科植物的種子是豐富的來源天然鐵蛋白,隨著植物的生物強(qiáng)化,植物的生物強(qiáng)化可能會(huì)增加濃度的鐵蛋白和鐵蛋白的含量[30]。在大豆種子在FeSO4溶液中發(fā)芽期間,它們的植物鐵蛋白含量成倍增加。植物鐵蛋白被科研人員認(rèn)為是未來的一種新型天然的功能性補(bǔ)鐵因子,以大豆種子鐵蛋白為代表的鐵蛋白吸收較穩(wěn)定,且不受植酸、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響,食品加工如加熱(煮沸)過程中能夠保持穩(wěn)定的α螺旋結(jié)構(gòu)(部分鐵蛋白在80 ℃開始變性)。Zielińska[31]研究了非生物脅迫下5～25 mM FeSO4存在培養(yǎng)基中大豆芽的培育條件,發(fā)芽種子中鐵蛋白鐵的積累20 mM的FeSO4溶液比其在蒸餾水中發(fā)芽高67倍。栽培條件也影響β-胡蘿卜素含量,相比較干種子中的含量增加了28倍,總的抗氧化活性在0～10 mM培養(yǎng)基中培養(yǎng)期間程增加趨勢(shì),且與總酚類化合物含量正相關(guān)。Tako研究了生物強(qiáng)化紅色斑駁豆(Phaseolus vulgaris L.)比標(biāo)準(zhǔn)組有更多的生物可利用的鐵,且在家禽(雞內(nèi)金)和體外消化/Caco-2模式的生物利用度研究,試驗(yàn)結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)組與生物強(qiáng)化組相比,二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,細(xì)胞色素-B和鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)較高,肝鐵蛋白較低(P<0.05),體內(nèi)結(jié)果支持體外觀察,生物強(qiáng)化的有色豆含有比標(biāo)準(zhǔn)更多的生物可利用鐵,試驗(yàn)得出生物強(qiáng)化豆類似乎是一種有前途的載體,可以增加人類種群中生物可利用鐵的攝入量[32]。研究制備的富鐵大豆芽,鐵含量增加了近70倍,作為缺鐵大鼠的鐵元素補(bǔ)充,已經(jīng)證明是吸收良好的鐵的來源[33]。有研究對(duì)含有極高濃度鐵的大豆芽的安全性給藥大鼠90 d,對(duì)照組和施用芽的大鼠之間的最終體重和平均食物消耗沒有差異,血液學(xué)和臨床化學(xué)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析無顯著差異,22個(gè)組織的顯微鏡檢查未顯示任何病理學(xué),通過DNA損傷的基礎(chǔ)水平和羰基含量測(cè)試對(duì)肝臟中的DNA和蛋白質(zhì)造成氧化損傷,僅在雌性中脂質(zhì)過氧化作用略微增加,幾種抗氧化酶的活性檢測(cè)中,超氧化物歧化酶,谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶均增加,因此試驗(yàn)證實(shí)發(fā)芽富鐵大豆可作為缺鐵性貧血和炎癥性腸病患者的食品補(bǔ)充劑的一個(gè)組成部分[34]。

3 結(jié) 語

發(fā)芽能夠有效提高大豆及制品的營養(yǎng)品質(zhì),利用發(fā)芽進(jìn)行營養(yǎng)素的生物強(qiáng)化有望成為改善膳食營養(yǎng)成分的重要途徑。目前關(guān)于大豆發(fā)芽的研究主要集中在營養(yǎng)成分的變化,通過發(fā)芽過程對(duì)大豆進(jìn)行微量元素的強(qiáng)化研究不多,深度開發(fā)利用更少,今后的研究可通過發(fā)芽進(jìn)行更多種營養(yǎng)成分添加強(qiáng)化,研究控制強(qiáng)化條件使得大豆成為營養(yǎng)物質(zhì)強(qiáng)化劑的重要來源,以及發(fā)芽、強(qiáng)化后大豆生物活性成分的開發(fā)利用研究,發(fā)芽強(qiáng)化后營養(yǎng)成分代謝機(jī)制的研究,研究補(bǔ)充特需人體及動(dòng)物的生長發(fā)育功能性食品,將大豆視為一種食源性藥物,通過大豆食療預(yù)防和控制疾病的發(fā)生發(fā)展等等。以上研究將對(duì)大豆這種中國傳統(tǒng)的作物利用帶來廣闊的開發(fā)前景,發(fā)揮更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。